Температура воздуха при погружении. Методы обогрева вдыхаемого водолазом газа
При нормальном атмосферном давлении воздушной среды человеческий организм сохраняет свою температуру независимо от температуры вдыхаемого воздуха. При подводных погружениях тепловое состояние изменяется. Масса респираторного потока, а следовательно теплопроводность вдыхаемого газа линейно возрастает с увеличением глубины. Одежда водолаза в большинстве случаев оказывает доминирующее влияние на тепловой баланс организма. Однако при давлении свыше 30 кгс/см2 и дыхании гелиево-кислородными смесями теплопроводность вдыхаемого газа настолько велика, что только потери тепла в результате дыхания могут превышать всю метаболическую теплопродукцию.
Кривая II характеризует минимальную температуру вдыхаемого газа, которая, как было показано исследователями из ВМС США, обеспечивает поддержание состояния теплового равновесия у водолаза при условии отсутствия других источников потери тепла из организма.
В дополнение к общему дефициту тепла в организме вдыхание холодного газа способно вызвать респираторные нарушения, проявляющиеся дрожью дыхательных мышц, болями в грудной клетке, повышенной секрецией слизистых оболочек носа, трахеи и бронхов, и затруднениями акта дыхания, что делает водолаза неработоспособным. Проблема секреции слизи особенно вызывает тревогу при использовании аппаратов, оснащенных загубником, который препятствует кашлю и отхаркиванию мокроты. Занимающиеся подводным плаванием в холодной воде отмечают обильную секрецию слизи в дыхательном тракте и затруднение глотательных движений, особенно при нехватке кислорода и затруднении дыхания.
В случаях, когда из-за прекращения обогрева водолаз внезапно подвергается действию низких температур описанные нарушения дыхания могут стать серьезными до развития в какой бы то ни было степени гипотермии глубоких тканей (о чем судят по результатам принятых измерений внутренней температуры тела). Hayes и соавт. (1981) на основании экспериментальных данных предположили, что значения температуры, отражаемые /кривой II, скорее являются пределами выносливости холодового воздействия, чем границей теплового комфорта при проведении обычных подводных испытаний. Более ограниченный предел (кривая I на рис. 3) минимальной температуры вдыхаемого газа, обеспечивающий тепловой комфорт при дыхании, был рассчитан Hayes в 1980 г.
Аналогичные значения получил также Piantadosi (1980). При разработке дыхательных аппаратов минимальная температура вдыхаемого газа, показанная выше кривой I, должна быть обеспечена в любых ситуациях, связанных с погружением в холодную воду.
Имеют место активные и пассивные методы обогрева вдыхаемого водолазом газа. Активные методы включают в себя дополнительное подведение тепла из внешнего источника. В качестве примера можно привести широко используемую в настоящее время подачу горячей воды в нагреватель вдыхаемой газовой смеси. Нагревательные элементы представляют собой противоточные (жидкость — газ) теплообменники, имеющими, как правило, длину 17 см и диаметр 6,5 см. Они очень эффективны и могут быть использованы в любых типах дыхательных аппаратов при наличии возможности подведения нагретой воды с объемным расходом 4—8 л/мин.
Еще один способ обогрева, иногда используемый в рециркуляционных аппаратах, заключается в размещении всего аппарата целиком в корпусе, заполняемым проточной горячей водой. В любой системе шланг, по которому газ поступает от выхода из нагревателя до загубника (или маски) водолаза, должен быть максимально коротким с хорошей теплоизоляцией, так как значительное охлаждение газа может произойти даже на очень небольшом, но незащищенном от утечки тепла участке. Пассивные методы нагрева вдыхаемого газа заключаются в извлечении и повторном использовании тепла выдыхаемого водолазом газа, а также возможном применении выделяемого при реакции в коробке поглотителя С02.
Извлечение тепловой энергии из выдыхаемого газа нетрудно осуществить при помощи теплового рекуператора, который состоит из набора пластинок, изготовленных из тонкой металлической ткани или тонкопористого гигроскопического материала. Рекуператор поглощает значительную часть тепла и влаги выдыхаемого газа, а затем отдает ее при последующем вдохе. Утверждают, что при правильно разработанных элементах конструкции эффективность таких устройств может достигать 90% и более. Однако следует заметить, что применение тепловых рекуператоров в рециркуляционных аппаратах ограничено, поскольку респираторное тепло и влага регенерируются за счет работы поглотителя С02.
